用双缝干涉测量光的波长.docx

实验十五用双缝干涉测量光的波长

一、实验目的

1．理解双缝干涉的原理，能安装和调试仪器．

2．观察入射光分别为白光和单色光时双缝干涉的图样．

l

3．掌握利用公式x＝dλ测波长的方法．

二、实验原理

单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮( 暗 ) 条纹间的距离

x 与双缝间的距离、双缝到屏的距离

l

、单色光的波长

λ

之间满足

λ

＝·Δ/

l

.

d d x

三、实验器材

双缝干涉仪，即：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，另

外还有学生电源、导线、刻度尺．

附：测量头的构造及使用

如图 1 甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，分划板会向左右移动，

测量时，应使分划板的中心刻度对齐条纹的中心，如图乙，记下此时手轮上的读数．然后

转动测量头，使分划板中心刻线与另一条纹的中心对齐，再次记下手轮上的刻度．两次读数之差就表示这两个亮条纹间的距离．

图 1

实际测量时，要测出

n 条亮条纹 ( 暗条纹 ) 的宽度，设为，那么

x

＝

a

.

a

n－1

四、实验步骤

1．安装仪器

(1) 将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图 2 所示．

图2

(2)接好光源，打开开关，使白炽灯正常发光．调节各部件的高度，使光源灯丝发出的光

能沿轴线到达光屏．

(3)安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝相互平行．

2．观察与记录

(1)调整单缝与双缝间距为几厘米时，观察白光的干涉条纹．

(2)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹．

(3) 调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第 1 条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1；

转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n条相邻的亮条纹中心对齐

a2，则相邻两条纹间的距离x＝| a1－a2|

时，记下手轮上的刻度数n－1

.

(4)换用不同的滤光片，测量其他色光的波长．

3．数据处理

用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离l ，由公式

d

λ＝l x 计算波长．重复测量、计算，

求出波长的平均值．

五、误差分析

测定单色光的波长，其误差主要由测量引起，条纹间距x 测量不准，或双缝到屏的距离测不准都会引起误差，但都属于偶然误差，可采用多次测量取平均值的方法来减小误差．

六、注意事项

1．调节双缝干涉仪时，要注意调整光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮．

2．放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上．

3．调节测量头时，应使分划板中心刻线和条纹的中心对齐，记清此时手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之

差就表示这两条纹间的距离．

4．不要直接测x，要测多个亮条纹的间距再计算得x，这样可以减小误差．

5．白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层．

记忆口诀

亮光源、滤光片，单缝双缝成一线；

遮光筒、测量头，中间有屏把像留；

单缝双缝平行放，共轴调整不能忘；

分划线、亮条纹，对齐平行测得准；

n条亮纹读尺数，相除可得邻间距；缝

距筒长记分明，波长公式要记清 .

例1 在“用双缝干涉测光的波长”实验中：

(1) 实验装置采用双缝干涉仪，它由各部分光学元件在光具座上组成，现准备了下列仪器：

A. 光源，

B. 双缝片，

C. 单缝片，

D. 滤光片，

E. 毛玻璃 ( 其中双缝片和光屏连在遮光筒上) ．把

以上仪器安装在光具座上时，正确的排列顺序是____________．

(2) 关于本实验，正确的说法是()

A．实验时应调节各器件共轴，并且单缝和双缝的缝应相互平行

B．观察到的白光的干涉图样是：可以看到彩色的干涉条纹，中央为一条白亮的零级干涉条纹；彩色条纹的排列，以零级亮条纹为中心左右对称，在第一级亮条纹中紫色在最

外侧

C．看到白光的干涉条纹后，在单缝前面放上红色或绿色滤光片，即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹，且红条纹的间距比绿条纹的间距大

D．测量时应使测量头的分划板的中心刻线对齐条纹的中心再读数

例 2利用双缝干涉测定光的波长实验中，双缝间距＝ mm，双缝到光屏的距离

l ＝ m，用

d

某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图 3 所示，分划板在图中A、 B 位置时游标卡尺读数也如图中所示，则：

图3

(1)分划板在图中 A、B 位置时游标卡尺读数分别为 x A＝______mm，x B＝______mm，相邻两

条纹间距x＝______mm；

(2)波长的表达式λ＝________(用x、 l 、d 表示)，该单色光的波长λ＝________m；

(3)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将________( 填“变大”、“不

变”或“变小” ) ．

例3 在观察光的干涉现象的实验中，将两片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝；按图 4 所示的方法，让激光束通过自制的双缝．

图4

(1)保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越小，屏上明暗相间的

条纹间距 ________( 选填“越大”或“越小” ) ；

(2)保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距 ________( 选填“越

大”或“越小” ) ；

(3)在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，发现用

蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时 ______( 选填“大”或“小” ) ．1．利用图 5 中装置研究双缝干涉现象时，下面几种说法中正确的是()

图5

A．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄

B．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽

C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽

D．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄

2．某同学在做双缝干涉实验时，按各元件的合理顺序正确的安装好实验装置，在光屏上却